人工衛星と重力の関係とは?

地球の引力は、高さが高くなるにしたがって、しだいに小さくなりますが
非常に高いところでないと、ゼロにはなりません。

そこで、人工衛星や月ロケットを打ち上げるには
この重力に打ち勝つ方法を考えなければなりません。




人工衛星の場合では、数百キロの高さまで打ち上げ
その軌道(運行の道筋)を地球の表面に平行に向かせたとき
地球を中心とした、楕円運動をはじめます。

このときの向心力は、ちょうど、人工衛星にはたらく重力に
等しいような速度でなければなりません。

人工衛星を打ち上げるロケットは、特殊燃料を燃やして
それをうしろに吹き出し、その反動で進みます。

しかし、積み込まれている燃料には、かぎりがありますから
これが燃えきってしまうまでに、最大速度にします。

この最大速度が、毎秒7.9キロ以上にならないと
楕円運動に必要な向心力が人工衛星にはたらく重力に等しくならないのです。

人工衛星が、回転の軌道にのると、地球の引力によって
たえず方向がかえられ、ケプラーの第一法則にしたがって運動を続けます。

そのはじめの速度は、特殊燃料によってあたえられたのですが
燃料がなくなってからは、そのときの速度で、慣性による等速運動をします。

月ロケットの場合は、人工衛星と少し違います。

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月にも万有引力かわりますから、地球と月のあいだに
2つの引力が等しくなる点(図のA点)があります。

月にロケットを着陸させるには、すくなくとも
このA点か通らせるまで、地球の引力に逆らって運動させねばなりません。
それには、口ケットの最大速度を、毎秒11.2キロ以上にする必要があります。

月ロケットがA点を通ってからは月の引力によって月の面に向かって落ちていきます。

しかし、月の表面に平行な方向にロケット動きだし
月の引力と運動による向心力が等しいと月を中心としてまわる人工衛星になります。

ロケットの誘導技術が発達し、A点を通ったロケットの操縦ができるようになり
ロケットを月に無事に着陸させ、さらに地球に帰ってくることも
できるようになりました。







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